JP6017818B2 - Lighting device and lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、点灯装置及び照明装置に関するものである。本発明は、特に、LED点灯装置に関するものである。 The present invention relates to a lighting device and a lighting device. The present invention particularly relates to an LED lighting device.
従来、電解コンデンサと、この電解コンデンサにより得られる直流電流を入力し、所定の目標電流量の出力電流を光源に出力する点灯回路部とを備えた点灯装置がある(例えば、特許文献1参照)。電解コンデンサは、例えば昇圧チョッパ回路の出力側に設けられる。点灯回路部は、例えばバックコンバータ回路であり、その入力側にはMOSFETが設けられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a lighting device including an electrolytic capacitor and a lighting circuit unit that inputs a direct current obtained by the electrolytic capacitor and outputs an output current of a predetermined target current amount to a light source (see, for example, Patent Document 1). . The electrolytic capacitor is provided on the output side of the boost chopper circuit, for example. The lighting circuit unit is, for example, a buck converter circuit, and a MOSFET is provided on the input side thereof.
電解コンデンサは低温下で内部の電解液が凍結して容量低下を起こすことが知られている。前述した昇圧チョッパ回路とバックコンバータ回路とを備えた点灯装置が、−40℃といった低温下で使用された場合、昇圧チョッパ回路の電解コンデンサの静電容量が低下することにより、バックコンバータ回路のMOSFETに逆電圧が印加され、MOSFETが故障するおそれがあるという課題があった。 It is known that an electrolytic capacitor causes a decrease in capacity due to freezing of the internal electrolyte at low temperatures. When the lighting device provided with the boost chopper circuit and the buck converter circuit described above is used at a low temperature of −40 ° C., the capacitance of the electrolytic capacitor of the boost chopper circuit is reduced, so that the MOSFET of the buck converter circuit The reverse voltage was applied to the MOSFET, and there was a problem that the MOSFET might break down.
本発明は、例えば、−40℃といった低温下で点灯装置が使用されても、点灯回路のスイッチング素子に逆方向の電流が流れないようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to prevent a reverse current from flowing through a switching element of a lighting circuit even when the lighting device is used at a low temperature such as −40 ° C., for example.
本発明の一の態様に係る点灯装置は、
入力電圧を平滑して直流電圧を出力する電解コンデンサと、
前記電解コンデンサから出力される直流電圧によりスイッチング動作を行うスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のスイッチング動作により所定の直流電流を出力して光源を点灯させる点灯回路と、
前記点灯回路の前記スイッチング素子を流れる電流の方向を、前記電解コンデンサ側から前記光源側への一方向に制御する整流部とを備える。
A lighting device according to one aspect of the present invention includes:
An electrolytic capacitor that smoothes the input voltage and outputs a DC voltage;
A switching element that performs a switching operation by a DC voltage output from the electrolytic capacitor, and a lighting circuit that outputs a predetermined DC current by the switching operation of the switching element to light a light source;
A rectifier that controls the direction of the current flowing through the switching element of the lighting circuit in one direction from the electrolytic capacitor side to the light source side.
本発明の一の態様では、点灯装置の整流部が、点灯回路のスイッチング素子を流れる電流の方向を、電解コンデンサ側から光源側への一方向に制御するため、−40℃といった低温下で点灯装置が使用されても、点灯回路のスイッチング素子に逆方向の電流が流れない。 In one aspect of the present invention, the rectifying unit of the lighting device controls the direction of the current flowing through the switching element of the lighting circuit in one direction from the electrolytic capacitor side to the light source side, so that the lighting is performed at a low temperature of −40 ° C. Even if the device is used, no reverse current flows through the switching element of the lighting circuit.
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る照明装置10の構成を示す回路ブロック図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a
図1において、照明装置10は、点灯装置11(具体的には、LED点灯装置)と、LEDモジュール37とを備える。
In FIG. 1, the
点灯装置11は、調光信号インタフェース回路14、制御装置15、出力指令値生成部16、全波整流回路18、コンデンサ19、力率改善回路12、バックコンバータ回路13、ダイオード35を備える。
The
LEDモジュール37は、直列に接続された複数のLED36を備える。LED36は、光源の例であり、点灯装置11のバックコンバータ回路13から出力される直流電流(所定の直流電流)により点灯する。なお、LED36は、有機EL等、他の種類の光源であってもよい。即ち、LEDモジュール37は、他の種類の光源を備えるモジュールであってもよい。また、LEDモジュール37が備えるLED36の数や接続形態(直列、並列、あるいは、直列及び並列の組み合わせ)は任意である。
The
調光信号インタフェース回路14は、点灯装置11の外部の調光器38(例えば、コントローラ)から送信される調光制御信号を受信する。
The dimming
制御装置15(例えば、マイコン)は、調光信号インタフェース回路14で受信された調光制御信号に基づいて、LEDモジュール37のLED36の調光率を設定する。
The control device 15 (for example, a microcomputer) sets the dimming rate of the
出力指令値生成部16は、制御装置15により設定された調光率を指令する出力指令信号(出力指令値を示す信号)を生成して出力する。
The output command
全波整流回路18は、点灯装置11の外部の商用電源17から印加される交流電圧を全波整流して脈流電圧を出力する。
The full-
コンデンサ19は、全波整流回路18から出力される脈流電圧を平滑して直流電圧を出力する。
The
力率改善回路12は、昇圧チョッパ回路の例であり、入力電圧をスイッチング動作により昇圧して電解コンデンサ27に印加する。力率改善回路12は、電解コンデンサ27のほか、コイル20、MOSFET21、制御回路22、フィードバック部23、ダイオード24、分圧抵抗25,26を有する。
The power
コイル20は、電磁誘導素子の例であり、MOSFET21がオンのときにコンデンサ19から流れ込む電流により発生するエネルギーを蓄積し、MOSFET21がオフのときに当該エネルギーを放出する。MOSFET21は、スイッチング素子の例であり、制御回路22により制御されてスイッチング動作を行う。ダイオード24は、整流素子の例であり、コイル20から放出されるエネルギーにより発生する直流電流の方向を、電解コンデンサ27に流れる方向に制御する。分圧抵抗25,26は、電解コンデンサ27の両端電圧を分圧する。フィードバック部23は、分圧抵抗26の両端電圧が所定の電圧より高いかどうかを示す帰還信号を生成して出力する。制御回路22は、フィードバック部23から出力される帰還信号に基づいて、MOSFET21のオン/オフを制御する。具体的には、制御回路22は、電解コンデンサ27の両端電圧が所望の電圧(例えば、400V)になるように、MOSFET21のオン/オフの周波数やデューティ比を調整する。これにより、コンデンサ19から出力される直流電圧(入力電圧)が昇圧される。電解コンデンサ27は、この昇圧された直流電圧を平滑して出力する。
The
バックコンバータ回路13は、点灯回路の例であり、電解コンデンサ27から出力される直流電圧をスイッチング動作により降圧して所定の直流電流を生成し、当該直流電流を出力してLEDモジュール37のLED36を点灯させる。バックコンバータ回路13は、MOSFET28、制御回路29、フィードバック部30、ダイオード31、コイル32、コンデンサ33、電流検出抵抗34を有する。
The
MOSFET28は、スイッチング素子の例であり、制御回路29により制御されて、力率改善回路12の電解コンデンサ27から出力される直流電圧によりスイッチング動作を行う。コイル32は、電磁誘導素子の例であり、MOSFET28がオンのときにMOSFET28を流れる電流により発生するエネルギーを蓄積し、MOSFET28がオフのときに当該エネルギーを放出する。ダイオード31は、整流素子の例であり、コイル32から放出されるエネルギーにより発生する直流電流(所定の直流電流)の方向を、LEDモジュール37のLED36に流れる方向に制御する。コンデンサ33は、ダイオード31を介して流れる電流を充電して直流電流(所定の直流電流)を出力する。コンデンサ33から出力される直流電流は、LEDモジュール37のLED36に入力される。電流検出抵抗34は、LEDモジュール37のLED36の低電位側に接続される。フィードバック部30は、電流検出抵抗34の両端電圧が所定の電圧より高いかどうかを示す帰還信号を生成して出力する。制御回路29は、フィードバック部30から出力される帰還信号や、出力指令値生成部16から出力される出力指令信号に基づいて、MOSFET28のオン/オフを制御する。具体的には、制御回路29は、コンデンサ33の両端電圧が所望の電圧になるように、即ち、LEDモジュール37のLED36を流れる電流が所望の電流になるように、MOSFET28のオン/オフの周波数やデューティ比を調整する。
The
ダイオード35は、整流部の例であり、バックコンバータ回路13のMOSFET28を流れる電流の方向を、力率改善回路12の電解コンデンサ27側(MOSFET28のドレイン端子側)からLEDモジュール37のLED36側(MOSFET28のソース端子側)への一方向に制御(制限)する。本実施の形態では、ダイオード35は、力率改善回路12の電解コンデンサ27とバックコンバータ回路13のMOSFET28との間に接続されている。
The
図2は、力率改善回路12の電解コンデンサ27の両端電圧を示すグラフである。図3は、バックコンバータ回路13のコンデンサ33の両端電圧を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the voltage across the
通常時において、力率改善回路12の電解コンデンサ27の両端電圧は、図2に示すように、MOSFET21のスイッチング動作により略一定(例えば400V)になっている。同様に、バックコンバータ回路13のコンデンサ33の両端電圧は、図3に示すように、MOSFET28のスイッチング動作により略一定(例えば100〜200V)になっている。
Under normal conditions, the voltage across the
しかし、低温(例えば−40℃)下では、電解コンデンサ27の内部の電解液が凍結して電解コンデンサ27の静電容量が低下するため、図2に示すように、電解コンデンサ27のリップル電圧が増大する。したがって、電解コンデンサ27とMOSFET28との間にダイオード35が接続されていなければ、MOSFET28に逆方向の電圧がかかる(MOSFET28のソース端子側の電位がドレイン端子側の電位より高くなる)ことにより、MOSFET28を逆方向の電流が流れ、MOSFET28が故障してしまう。本実施の形態では、電解コンデンサ27とMOSFET28との間に接続されたダイオード35により、MOSFET28を逆方向の電流が流れるのを阻止できる。
However, at a low temperature (for example, −40 ° C.), the electrolytic solution inside the
このように、本実施の形態によれば、−40℃といった低温下で点灯装置11が使用されても、バックコンバータ回路13のMOSFET28に逆方向の電流が流れないため、MOSFET28の故障を防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when the
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図4は、本実施の形態に係る照明装置10の構成を示す回路ブロック図である。
FIG. 4 is a circuit block diagram showing the configuration of the
図4では、ダイオード35が図1とは別の位置に接続されている。
In FIG. 4, the
本実施の形態では、ダイオード35は、バックコンバータ回路13のMOSFET28とバックコンバータ回路13のコイル32及びダイオード31の接続点との間に接続されている。これにより、実施の形態1と同様に、バックコンバータ回路13のMOSFET28を流れる電流の方向が、力率改善回路12の電解コンデンサ27側(MOSFET28のドレイン端子側)からLEDモジュール37のLED36側(MOSFET28のソース端子側)への一方向に制御される。したがって、本実施の形態では、実施の形態1と同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、2つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、1つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、2つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, you may implement in combination of 2 or more among these embodiment. Alternatively, one of these embodiments may be partially implemented. Alternatively, two or more of these embodiments may be partially combined. In addition, this invention is not limited to these embodiment, A various change is possible as needed.
10 照明装置、11 点灯装置、12 力率改善回路、13 バックコンバータ回路、14 調光信号インタフェース回路、15 制御装置、16 出力指令値生成部、17 商用電源、18 全波整流回路、19 コンデンサ、20 コイル、21 MOSFET、22 制御回路、23 フィードバック部、24 ダイオード、25 分圧抵抗、26 分圧抵抗、27 電解コンデンサ、28 MOSFET、29 制御回路、30 フィードバック部、31 ダイオード、32 コイル、33 コンデンサ、34 電流検出抵抗、35 ダイオード、36 LED、37 LEDモジュール、38 調光器。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電解コンデンサに直列に接続され、前記電解コンデンサから出力される前記直流電圧によりスイッチング動作を行うスイッチング素子と、前記電解コンデンサ及び前記スイッチング素子の直列回路に直列に接続され、前記スイッチング素子がオンのときに前記スイッチング素子を流れる電流により発生するエネルギーを蓄積し、前記スイッチング素子がオフのときに当該エネルギーを放出する電磁誘導素子と、前記電解コンデンサ及び前記スイッチング素子の直列回路に並列に接続され、前記電磁誘導素子から放出されるエネルギーにより発生する直流電流の方向を、外部の光源に流れる方向に制御する整流素子とを有し、前記スイッチング素子のスイッチング動作により前記直流電流を出力して前記光源を点灯させるバックコンバータ回路であって、前記光源を流れる電流を検出し、検出した電流が所定の電流より高いかどうかを示す帰還信号を生成して出力するフィードバック部と、前記フィードバック部から出力される帰還信号に基づいて、前記直流電流が前記所定の電流になるように前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路とを有するバックコンバータ回路と、
前記バックコンバータ回路の前記スイッチング素子と前記バックコンバータ回路の前記電磁誘導素子及び前記整流素子の接続点との間に接続され、前記バックコンバータ回路の前記スイッチング素子を流れる電流の方向を、前記電解コンデンサ側から前記光源側への一方向に制御するダイオードと
を備える点灯装置。 A step-up chopper circuit for stepping up an input voltage by a switching operation, the step-up chopper circuit having an electrolytic capacitor for smoothing the stepped-up input voltage and outputting a DC voltage;
Which is connected in series with the electrolytic capacitor, the switching element performs a switching operation by the DC voltage outputted from the electrolytic capacitor, is connected in series to the series circuit of the electrolytic capacitor and the switching element, the switching element is ON Sometimes it stores energy generated by the current flowing through the switching element, and is connected in parallel to a series circuit of an electromagnetic induction element that releases the energy when the switching element is off, and the electrolytic capacitor and the switching element, A rectifying element that controls a direction of a direct current generated by energy released from the electromagnetic induction element to a direction of flowing to an external light source, and outputs the direct current by a switching operation of the switching element to output the direct current back converter to turn on the A road, to detect the current flowing through the light source, based on the feedback signal detected current and a feedback unit for generating and outputting a feedback signal indicating whether higher than a predetermined current, which is outputted from the feedback unit A buck converter circuit having a control circuit for controlling on / off of the switching element so that the direct current becomes the predetermined current ;
Wherein the said switching elements of the buck converter circuit and the buck converter circuit is connected between the connection point of the inductive element and the rectifying element, the direction of current flowing through the switching elements of the buck converter circuit, the electrolytic capacitor And a diode that controls the light source in one direction from the light source side.
前記点灯装置の前記バックコンバータ回路から出力される前記直流電流により点灯する光源と
を備える照明装置。 A lighting device according to claim 1 ;
A lighting device comprising: a light source that is lit by the direct current output from the buck converter circuit of the lighting device.
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